油菜是世界上四大油料作物之一,对氮肥需求量较大,合理施用氮肥能明显促进油菜生长、提高油菜籽粒产量,同时不同油菜品种对氮肥的利用效率存在明显基因型差异。硝态氮（NO₃^-）和铵态氮（NH₄⁺）都是油菜可利用的无机氮源。目前,有关油菜对NO₃^-和NH₄⁺利用的生理与分子机制知之甚少,同时不同氮效率油菜品种对NO₃^-和NH₄⁺的响应是否一致也不清楚。本研究以湘油15（氮高效）和814（氮低效）为供试材料,采用砂培试验和大田试验,研究不同比例NO₃^-和NH₄⁺配施对两个品种生物量、根系构型、光合作用、籽粒产量与品质、大量营养元素吸收与积累、叶片和根系中氮代谢关键酶活性、根系基因差异表达等方面的影响,旨在深入阐明油菜对NO₃^-和NH₄⁺利用的生理与分子机制,为油菜生产中氮肥合理施用,促进油菜高产、高效栽培提供理论依据。1.研究了不同硝铵比对油菜生长与产量影响。结果表明:在营养液总氮量相等（N 15 mmol/L）的条件下,与单施NO₃^-相比,75%NO₃^-+25%NH₄⁺处理更能促进油菜生长、增强光合作用、提高产量,而当NH₄⁺比例超过50%时,则显著抑制油菜生长、降低籽粒产量;铵硝态氮配施显著提高油菜苗期叶片叶绿素含量、增强光合作用,而单施NO₃^-或NH₄⁺都不利于苗期油菜叶绿素含量提高、降低光合作用;与单施NO₃^-相比,75%NO₃^-+25%NH₄⁺处理能够促进油菜根系生长,提高油菜根长、根表面积和根体积,而施过量NH₄⁺抑制油菜根系生长。2.研究了不同硝铵比对油菜氮、磷、钾吸收与积累以及氮代谢关键酶活性影响。结果表明:与营养液中NH₄⁺比例超过50%处理相比,单施NO₃^-或NO₃^-/NH₄⁺比为75/25时显著提高油菜苗期叶片硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性,促进油菜对氮素的吸收和累积,提高了油菜氮素吸收效率,但单施NO₃^-不利于提高根系GS活性。与单施NO₃^-相比,单施NH₄⁺明显提高了花期和收获期油菜地上部和根系的磷含量,并促进了油菜根系编码磷酸盐转运体BnPHT1.4基因的表达。与单施NO₃^-相比,单施NH₄⁺抑制了油菜对钾的吸收和累积。3.通过RNA-Seq测序数据与甘蓝型油菜基因组序列进行比对,分析湘油15和814在不施氮（CK）、单施NO₃^-（NT）和单施NH₄⁺（AT）处理间根系的基因差异表达情况,研究不同氮肥处理对油菜根系基因差异表达影响。结果表明:以log₂（fold change）≧1,FDR<0.05为标准,共鉴定出14355个差异表达基因（DEGs）。在CKvsNT比较组中,湘油15和814分别有4582和4203个DEGs上调表达、1701和1506个DEGs下调表达;CKvsAT中分别有501和271个DEGs上调表达、867和746个DEGs下调表达;NTvsAT中分别有1604和1571个DEGs上调表达、5016和4944个DEGs下调表达。对不同比较组DEGs的GO富集项和KEGG代谢通路深入分析发现,AT处理明显抑制了与碳水化合物代谢、脂质代谢、蛋白质代谢和细胞壁生物发生等代谢途径有关基因的表达。DEGs中,如氮转运体、参与氮同化的基因以及与纤维素合成酶相关的BnCESA基因,在AT处理中也大多下调表达。较高浓度NH₄⁺作为油菜唯一氮源时,导致与氮代谢、细胞壁生物发生、碳水化合物、脂质和蛋白质代谢相关的大部分DEGs下调表达,抑制了油菜基本物质代谢、氮素积累和根系生长。4.研究了同一氮肥处理湘油15与814生理及基因表达差异。结果表明:除单施NH₄⁺处理外,同一氮肥处理下湘油15叶片的叶绿素含量、光合作用强度、根长、根表面积、根体积、叶片NR活性和籽粒产量均显著高于814,814根系的GS活性显著高于湘油15。转录组分析表明,15vs814（NT）比较组中,共鉴定出1877个DEGs,其中734个DEGs上调表达、1143个DEGs下调表达。对DEGs进行GO富集分析发现与细胞壁有关的DEGs显著富集,KEGG代谢通路分析发现与六组氨基酸代谢途径有关的DEGs也显著富集。对细胞壁有关的GO terms深入分析,共发现7个显著富集的GO terms（q-value<0.05）,并且与这7个显著富集GO terms有关的显著DEGs均表现为下调表达数量明显多于上调表达。因此,大部分与细胞壁合成有关的DEGs下调表达导致了单施NO₃^-处理下814的根长、根表面积和根体积显著低于湘油15。5.研究了大田试验下（旱地土壤）追施不同形态氮肥对油菜生长、生理与产量影响。结果表明:直播油菜籽粒产量在追施100%NH₄⁺处理下（C处理）产量最高,单位面积产量达4120.8 kg/hm²;C处理有利于提高油菜一次分枝数和单株有效角果数;C处理地上部生物量在花期和收获期时均显著高于100%NO₃^-处理（A处理）。花期和收获期,A处理下油菜叶片叶绿素含量和光合作用指标均显著低于B处理（50%NO₃^-+50%NH₄⁺）和C处理;C处理下油菜地上部氮、磷、钾累积量均显著高于A处理。苗期A处理叶片NR活性高于B和C处理,而花期C处理叶片NR活性高于B和A处理。旱地土壤中,NH₄⁺在硝化细菌作用下易被转化为NO₃^-以及NO₃^-易被水淋失,造成C处理下油菜实际吸收的NO₃^-总量和产量高于A处理。